2022年行業(yè)分析電子技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

電子技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)自20世紀(jì)70年月以來(lái)，電子技術(shù)開(kāi)頭在汽車(chē)上快速進(jìn)展和廣泛應(yīng)用，尤其是近幾年各種排放性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和平安性能等法規(guī)的強(qiáng)制性要求，極大推動(dòng)了電子技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的推廣使用，使汽車(chē)電子化程度不斷提高，性能不斷加強(qiáng)。

1汽車(chē)電子技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

作為汽車(chē)工業(yè)與電子工業(yè)的結(jié)合，汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)得到了飛速進(jìn)展。目前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家的電子產(chǎn)品在轎車(chē)整車(chē)制造價(jià)格中所占的份量已經(jīng)達(dá)到了15%~20%，估計(jì)到2022年將達(dá)到25%~35%。汽車(chē)電子技術(shù)不僅推動(dòng)了汽車(chē)工業(yè)的進(jìn)展，同時(shí)也極大地促進(jìn)了電子產(chǎn)品市場(chǎng)的進(jìn)展?，F(xiàn)代汽車(chē)電子技術(shù)在改善汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平安性、行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適性等方面發(fā)揮著不行替代的作用。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，汽車(chē)電子技術(shù)的應(yīng)用主要可分為以下四個(gè)方面。

1.1動(dòng)力傳動(dòng)電子掌握系統(tǒng)

主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)電子掌握(包括汽油機(jī)和柴油機(jī))、自動(dòng)變速器掌握(ECT、CVT/ECVT等)以及動(dòng)力傳動(dòng)總成的綜合電子掌握等。掌握系統(tǒng)主要由各種傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電控單元(ECU)組成。其主要是保證汽車(chē)在不同的工況下均能處在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，并簡(jiǎn)化駕駛員的有關(guān)操作，從而降低油耗和排放，削減動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，減輕駕駛?cè)藛T的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性。

1.2底盤(pán)電子掌握系統(tǒng)

包括制動(dòng)防滑與動(dòng)態(tài)車(chē)身掌握系統(tǒng)(ABS/ASR、ESP/VDC)、牽引力掌握系統(tǒng)、懸架及車(chē)高掌握系統(tǒng)、輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)、巡航掌握系統(tǒng)(CCS)、轉(zhuǎn)向掌握系統(tǒng)(如4WS)、驅(qū)動(dòng)掌握系統(tǒng)(如4WD)等。其主要用于提高汽車(chē)的平安性、舒適性和動(dòng)力性等。近些年來(lái)，這類(lèi)掌握系統(tǒng)開(kāi)頭在一般轎車(chē)上廣泛采納。

1.3車(chē)身電子掌握系統(tǒng)

主要包括平安氣囊(SRS)、自動(dòng)座椅、自動(dòng)空調(diào)掌握、車(chē)內(nèi)噪音掌握、中央防盜門(mén)鎖、視野照明掌握、自動(dòng)刮水器、自動(dòng)門(mén)窗、自動(dòng)防撞系統(tǒng)以及滿(mǎn)意不同用電設(shè)備的電源管理系統(tǒng)。主要是用來(lái)增加汽車(chē)的平安性、舒適性和便利性。

1.4多媒體消遣、通訊系統(tǒng)

主要包括車(chē)載多媒體系統(tǒng)、駕駛員信息系統(tǒng)、語(yǔ)音系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)(1TS)，車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS/DGPS等)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)等。用于聯(lián)結(jié)“人―車(chē)―外界環(huán)境信息”，以及協(xié)調(diào)整車(chē)各部分的電子掌握功能。

2汽車(chē)電子技術(shù)進(jìn)展趨勢(shì)

隨著更加先進(jìn)的靈活型傳感器、快速響應(yīng)的執(zhí)行器、高性能ECU、先進(jìn)的掌握策略、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、第3代移動(dòng)通訊技術(shù)在汽車(chē)上的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代汽車(chē)正朝著更加智能化、自動(dòng)化和信息化的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向進(jìn)展，以達(dá)到“人―汽車(chē)―環(huán)境”的完善協(xié)調(diào)。

2.1傳感器

隨著汽車(chē)電子化進(jìn)展，自動(dòng)化越高，對(duì)傳感器的依靠程度也就越大。汽車(chē)用傳感器的種類(lèi)多樣化和使用數(shù)量的增加，使得傳感器朝著多功能化、集成化、智能化和微型化方向進(jìn)展。這些將使將來(lái)的智能化集成傳感器不僅能供應(yīng)用于模擬和處理的信號(hào)，而且還能對(duì)信號(hào)作放大等處理；同時(shí)它還能自動(dòng)進(jìn)行時(shí)漂、溫漂和非線性的自校正，具有較強(qiáng)的反抗外部電磁干擾的力量，保證傳感器信號(hào)的質(zhì)量不受影響，即使在特殊嚴(yán)酷的使用條件下仍能保持較高的精度；另外，它還具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝便利的優(yōu)點(diǎn)，從而免受機(jī)械特性的影響。

2.2微處理器(ECU)

自從1976美國(guó)通用汽車(chē)公司勝利的將ECU應(yīng)用到汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的掌握系統(tǒng)中后，汽車(chē)電子掌握系統(tǒng)進(jìn)入到了新的高速進(jìn)展階段，隨后ECU被應(yīng)用到動(dòng)力傳動(dòng)、車(chē)身、平安等掌握系統(tǒng)中。由于汽車(chē)用ECU對(duì)牢靠性、信息處理力量、實(shí)時(shí)掌握力量及成本上的特別要求，基于通用芯片開(kāi)發(fā)出的ECU已經(jīng)很難滿(mǎn)意汽車(chē)電子掌握系統(tǒng)的要求，因此，開(kāi)發(fā)出具有多路同步實(shí)時(shí)掌握、自帶A/D與D/A、自我診斷、高輸入/輸出等功能的汽車(chē)專(zhuān)用ECU系統(tǒng)具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。隨著汽車(chē)電子掌握日趨集中化，ECU需要處理的信息量不斷增加，因此，16位和32位ECU將成為將來(lái)汽車(chē)用ECU的首選，估計(jì)在今后幾年內(nèi)需求量將增加50%以上，逐步成為車(chē)用ECU的主流。

2.3執(zhí)行器

目前汽車(chē)上所使用的執(zhí)行器主要有電磁式、電動(dòng)式和氣動(dòng)/液動(dòng)式。電磁和電動(dòng)式的執(zhí)行器是以電為動(dòng)力的操作機(jī)構(gòu)，具有體積小、重量輕、響應(yīng)速度快、耗能小的特點(diǎn)，但是，與氣動(dòng)/液動(dòng)式執(zhí)行器相比，輸出驅(qū)動(dòng)力量則不足，無(wú)法滿(mǎn)意將來(lái)汽車(chē)掌握領(lǐng)域大驅(qū)動(dòng)輸出的需要。但是，隨著新材料、新工藝、新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的采納，電磁和電動(dòng)式執(zhí)行器將漸漸取代氣動(dòng)/液動(dòng)執(zhí)行器，尤其是在將來(lái)汽車(chē)普遍更換42V新型電源系統(tǒng)之后，輸出驅(qū)動(dòng)力量將大幅度提升，完全可以取代傳統(tǒng)的氣動(dòng)/液動(dòng)系統(tǒng)。

2.4掌握策略

目前在汽車(chē)電子掌握系統(tǒng)中廣泛采納的是PID掌握理論，是一種使用于單輸入/輸出、線性定常系統(tǒng)的經(jīng)典掌握理論，但是，由于汽車(chē)中需要掌握的對(duì)象往往具有很強(qiáng)的時(shí)變和非線性，掌握系統(tǒng)的輸入和輸出參數(shù)也越來(lái)越多，采納以狀態(tài)空間為基礎(chǔ)、適用于多輸入/輸出、非線性時(shí)變系統(tǒng)的現(xiàn)代掌握理論已成必定，如最優(yōu)掌握、自適應(yīng)掌握、模糊掌握等。

2.5總線技術(shù)

利用總線技術(shù)將汽車(chē)中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)接起來(lái)，從而構(gòu)成汽車(chē)內(nèi)部局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的信息資源共享。其優(yōu)點(diǎn)主要有：①大大削減線束數(shù)量、連接點(diǎn)及體積，提高系統(tǒng)的牢靠性和可維護(hù)性；⑦采納通用傳感器，達(dá)到數(shù)據(jù)信息共享的目的；③改善系統(tǒng)的敏捷性，即通過(guò)系統(tǒng)的軟件可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化。依據(jù)側(cè)重功能的不同，SAE將總線劃分為A、B、C三大類(lèi)：A類(lèi)是面對(duì)傳感器和執(zhí)行器的一種低速網(wǎng)絡(luò)，主要用于后視鏡調(diào)整、燈光照明掌握、電動(dòng)車(chē)窗等掌握等，目前A類(lèi)的主流是LIN；

B類(lèi)是應(yīng)用于獨(dú)立模塊間的數(shù)據(jù)共享中速網(wǎng)絡(luò)，主要用于汽車(chē)舒適性、故障診斷、儀表顯示及四門(mén)中央掌握等，其目前主流是低速CAN(又稱(chēng)動(dòng)力CAN)；C類(lèi)是面對(duì)高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)掌握的多路傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS和自動(dòng)變速器、平安氣囊等的掌握，目前C類(lèi)主流是高速CAN(又稱(chēng)動(dòng)力CAN)，但是隨著下一代高速、具有容錯(cuò)力量的時(shí)間觸發(fā)方式的“XbyWire’’線控技術(shù)的進(jìn)展，將漸漸代替高速CAN在C類(lèi)網(wǎng)中的位置，力求在將來(lái)5―10年之內(nèi)使傳統(tǒng)的汽車(chē)機(jī)械系統(tǒng)變成通過(guò)高速容錯(cuò)通訊總線與高性能CPU相連的百分之百的電控系統(tǒng)，完全不需要后備機(jī)械系統(tǒng)的支持，其主要代表有TTP/C和FlexRay。而在多媒體與通訊系統(tǒng)中，MOST、IDB1394和“藍(lán)牙”技術(shù)成為了今后的進(jìn)展主流。另外，光纖憑借其高傳輸速率和抗干擾力量，越來(lái)越廣泛的用作高速信號(hào)傳輸介質(zhì)。

2.6新型42V供電電源

隨著汽車(chē)電控技術(shù)的不斷進(jìn)展，使汽車(chē)電子裝置在整車(chē)中所占比例和相應(yīng)的耗電量不斷提高，使現(xiàn)有的12V電源系統(tǒng)供電力量趨于飽和或不足，無(wú)法滿(mǎn)意下一代汽車(chē)設(shè)計(jì)中新增電子設(shè)備的需求，如無(wú)凸輪軸電磁式電控配氣相位機(jī)構(gòu)、飛輪復(fù)合式起動(dòng)―發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、電加熱三效催化轉(zhuǎn)化器以及新型電力制動(dòng)和電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，它們?cè)趥鹘y(tǒng)的12V電源系統(tǒng)中難于實(shí)現(xiàn)，而這些新技術(shù)又是公認(rèn)的將來(lái)汽車(chē)技術(shù)進(jìn)展的重要方向。因此，采納更高供電電壓的電源系統(tǒng)成為必定趨勢(shì)。

2.7平安技術(shù)

從近兩年召開(kāi)的一些大型國(guó)際汽車(chē)技術(shù)研討會(huì)和展會(huì)(如“2022國(guó)際ITS會(huì)議”、“Convergence2022國(guó)際汽車(chē)電子展等”)可以看出，將來(lái)汽車(chē)電子掌握的重要進(jìn)展方向是汽車(chē)平安領(lǐng)域。主要有以下幾個(gè)方向：①利用雷達(dá)技術(shù)和車(chē)載攝像技術(shù)開(kāi)發(fā)各種自動(dòng)避撞系統(tǒng)；②利用近紅外技術(shù)開(kāi)發(fā)各種能監(jiān)測(cè)司機(jī)行為的平安系統(tǒng)；③高性能的輪胎綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；④自適應(yīng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)；⑤駕駛員身份識(shí)別系統(tǒng)；⑥平安氣囊和ABS/ASR，以及車(chē)身動(dòng)態(tài)掌握系統(tǒng)將更加完善。

2.8多媒體消遣與智能通訊系統(tǒng)

隨著第3代移動(dòng)通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)展，將來(lái)汽車(chē)正朝著移動(dòng)力、公室、家庭影院方向進(jìn)展，為司機(jī)和乘客供應(yīng)進(jìn)行中的實(shí)時(shí)通訊和消遣信息，并把汽車(chē)和道路及其它遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建將來(lái)的智能交通系統(tǒng)(1TS)。詳細(xì)功能：①供應(yīng)豐富的多媒體設(shè)施環(huán)境，利用GPS、GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、行車(chē)指南、無(wú)線因特網(wǎng)以及汽車(chē)與家庭等外部環(huán)境的互動(dòng)。②具備遠(yuǎn)程汽車(chē)診斷功能，緊急時(shí)能夠引導(dǎo)救援服務(wù)機(jī)構(gòu)趕到故障或事故地點(diǎn)。

3結(jié)束語(yǔ)

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